各国政府が新型コロナウイルスの封じ込めに取り組み続ける中、世界の多くの国でマスクの着用が義務付けられるようになりました。
研究によると、布製マスクは完全ではないものの、感染の拡大を抑え、さらには感染症の重症度を下げる上で、ある程度の効果をもたらす可能性があります。
マスクはウイルスの拡散を抑え、呼吸器からの分泌物を介して伝わるウイルスを減らします。布製マスクは不完全ですが、不完全なマスクでも広く使用されれば、ウイルス感染の拡大に大きな違いをもたらす可能性があります。
私たちは、パンデミックの初期に布製マスクやフェイスカバーに関する研究を読み始め、自分たちの透析患者という脆弱な立場にある人々と透析スタッフを守る方法を探しました。合計25件の研究を見つけ、マスクの着用を推奨すると研究結果を要約し、査読付きの論文として発表しました。また、エビデンスに基づいた、平易な言葉で書かれたウェブサイト（www.clothmasks.ca）を作成し、人々がこの分野を理解できるよう支援しています。
マスクの使用は広く普及しているものの、依然として多くの人がマスクについて疑問を抱えています。
布に隙間があるように見えます。どうして粒子を止められるのでしょうか？
COVID-19の原因となるウイルスの直径は約0.1マイクロメートルです。（マイクロメートル（µm）は1ミリメートルの1000分の1です。）織布の穴は肉眼で見え、その直径は5～200マイクロメートルであることがあります。この状況で布が役立つというのは直感に反しており、蚊を止めるために金網フェンスを張るようなものだと例えられてきました。しかし、その例えは多くの点で誤りです。
エアロゾル科学によれば、液体が空気中に浮遊している場合は厳密にはすべてエアロゾルですが、他の分野では「飛沫」という言葉を、直径5マイクロメートル以上の粗い粒子を指すために用い、「エアロゾル」は実効直径5マイクロメートル未満の微粒子のために残しています。
私たちは呼吸、会話、食事、咳、くしゃみ、歌唱の際に、さまざまな大きさの粒子を、粗いものも細かいものも含めて放出しており、そうした粒子にはウイルスが含まれています。布の繊維の間には隙間がありますが、糸は通常、その隙間より太いものです。
また、この微視的なレベルでは、糸には太さ、つまり奥行きがあるため、隙間は窓というよりトンネルに近いものです。切れた糸や不均一な糸からの微細繊維が隙間に突き出ており。粒子は、障害物を避けて方向転換できる蚊とは異なります。運動量を持つ粒子は、気流が迂回していても、壁にぶつかるボールのように繊維に衝突します。これを衝突（インパクション）と呼びます。
しかし微視的なレベルでは、さらに2つの過程が作用しています。粒子は空気中から落下します。これを沈降と呼びます。また、一部の粒子はランダムに動いており、このランダムな動きによって繊維と接触します。これを拡散と呼びます。最後に、布を複数層にして使用することで、粒子が反対側に到達するまでに通過しなければならない2つ目と3つ目の関門を加えることができます。
重要なのは、一部の粒子が布を通過する可能性があるということではなく、一部の粒子は遮断されるということです。
.png?sfvrsn=cb3153cf_11)
布製フェイスマスクに最適な素材は何ですか？
私たちの25件の異なる研究の要約に基づくと、1インチあたり少なくとも100本の糸の織綿、1インチあたり少なくとも90本の糸の綿またはポリコットン混紡のフランネル、ティータオル素材、そして厚手で上質な綿のTシャツ素材は、いずれも良好な性能を示しました。この推奨は入手可能な公表データに基づくものであり、すべてのマスク素材を網羅しているわけではありません。たとえば、合成素材についての情報はあまり見つからなかったため、それらがどのように比較されるかはわかりません。
重ね着（多層化）について調べたすべての研究で効果が確認されたため、マスクは少なくとも2層で作ることをお勧めします。3層または4層であればさらに良い可能性があります。同じ素材の多層構造や、異なる素材を挟み込んだ構造について根拠が見つかりました。コーヒーフィルターのような使い捨てフィルターについては、有用なレベルのろ過性能を示す十分な根拠は見つからなかったため、使用しないことをお勧めします。
例えば、縫い目のある2層のTシャツマスク（伸びを防止するもの）は、咳の際に環境中に達する口内細菌を79%防ぎました。同じ実験では、現代の使い捨て医療用マスクが85%で同程度の性能を示しました。
1960年代と1970年代の外科用マスクに関する2つの研究では、粗い粒子（飛沫と呼ばれることもあります）と細かい粒子（エアロゾルと呼ばれることもあります）を区別しました。4層の綿マスクと、綿とフランネルを挟み込んだ構造のマスクはいずれも、話している際に環境中へ放出されるあらゆる大きさの粒子の口内細菌を99%減少させ、細かい粒子の口内細菌を89%減少させました。
これらはすべて、布製フェイスカバーが呼吸器からの分泌物を環境中に達しないよう防げることを示す有力な根拠です。マスクに捕らえられた粗い粒子や細かい粒子は、空中に漂ったり、表面に落下して汚染したりすることがありません。「私のマスクはあなたを守り、あなたのマスクは私を守る」。多くの人がフェイスカバーを着用すれば、感染の可能性は低下すると予想されます。
布製マスクは、それを着用している人自身を守ることができるでしょうか？
内向きのろ過（吸気側のろ過）に関する研究を4件見つけました。いずれも有用なレベルのろ過を示し、すべて、微粒子（0.02～1.0マイクロメートル）の範囲の塩の粒子を測定する、広く認められた同一の技術を用いていました。1層のティータオルマスクに関する研究とTシャツ素材で作られた2層マスクに関する研究はいずれも、微粒子に対して少なくとも50%の防護効果を示しました。素材不明の布製マスク2枚は、路上の露店で無作為に購入されたものですが、同様に良好な性能を示しました。比較のために言うと、これらの研究のうち2件は、まったく同じ方法を用いて、現代の使い捨て医療用マスクが被験者に対して試験された際の性能を調べており、微粒子の約80%をろ過していました。
ピッツバーグ大学の3人の研究者は、縮み防止加工済みの高品質な綿Tシャツ8層を用いた複雑なマスクを、自分たちの顔に合わせて作製しました。いずれも吸気側のエアロゾルサイズの微粒子を90%以上ろ過し、より優れた布製マスクを設計するという発想に対する概念実証を提供しました。
動物実験は、結核菌を用いたものであり、さらなる知見をもたらします。結核は通常「空気感染」する病気と考えられており、エアロゾルや微粒子を介した重要な感染経路を持つ病気です。結核患者のケアにあたる際、医療従事者は自身を守り、他者への感染拡大を防ぐために、高度な呼吸器防護となるN95マスクを着用します。管理された条件下でウサギを結核のエアロゾルにさらした実験では、密着性のある3～6層のガーゼマスクを着用したウサギは、着用しなかったウサギと比べて、結核腫（感染した膿瘍）が95%減少しました。
したがって、現在使用されている布製マスクの多くは、着用者に有用なレベルのろ過をもたらしている可能性が高く、また、布製マスクの素材と設計を改善することについての概念実証も得られています。
マスクはどの程度の使用率になると効果が出てきますか？
2件のモデル化研究は、有効率50%のマスクを50%の人が使用すると感染拡大に重要な影響を及ぼすと予測しており、いずれかの割合が上昇すれば感染はさらに減少するとしています。布製マスクの効果をさらに高める取り組みが必要ですが、手元にあるマスクには、特にほぼ全員が着用すれば、パンデミックの経過を変える可能性があります。
米国では州ごとに異なる時期にマスク着用の義務化が導入され、自然実験となりました。COVID-19の1日あたりの増加率は、マスク着用義務の導入後、最初の5日間で1%、21日後には2%低下しました。これらの効果は小さくなく、他のはるかに侵襲性の高い措置の効果の16～19%に相当します（学校閉鎖、大規模集会の禁止、自宅待機命令、レストラン、バー、娯楽施設の閉鎖）。
これらを総合すると、現在入手可能な種類の布製フェイスカバーには感染を減らす可能性があり、布製フェイスカバーの着用が義務付けられると増加率は低下することが示唆されます。シアトルにある保健指標評価研究所は、9月3日に予測を発表し、マスク使用率を現在の60%から95%に引き上げ、必要に応じて地域の社会的距離の確保を強化すれば、2020年末までに世界の死亡者数を75万人減らせると予測しました。
マスクを着用することには、他にも効果がありますか？
新たな仮説は、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究者によって提唱されたもので、布製マスクは感染性の病原体が人に到達する確率を下げるだけでなく、感染性病原体の数も減らすことを示唆しています。そして、感染させる病原体の数が少ないほど、病気の重症度は低くなります。
蓄積されつつある疫学的な根拠は、このパンデミックから、マスクを着用している場合、病気の全体的な重症度は低いことを示唆しています。感染者のうち無症状のままでいる割合は高く、死亡する確率は低くなっています。動物実験においては、よく知られており、接種量（感染させる用量）は病気の重症度と関係しています。同じ用量を投与された群の動物のうち50%が感染により死亡する閾値は半数致死量（LD50）と呼ばれます。
コロナウイルスを用いたマウスの実験では、MERS-CoV（中東呼吸器症候群）と2003年のSARS流行の原因となったSARS-CoV-1を用いた実験では用量反応性が示され、MERS-CoVではLD50が確立されました。SARS-CoV-2に感染させたハムスターとケージの間を外科用マスクで仕切ったハムスターでは、感染の重症度が低下しており、マスクで保護されていないハムスターと比べて低くなっていました。
より優れた布製マスクに関するさらなる研究は有益でしょう。マクマスター大学の保護具・材料卓越センターでは、その取り組みに貢献したいと考えています。しかし、不完全な普及と不完全な使用による不完全なマスクであっても、このパンデミックにおいて驚くほど大きな影響をもたらす可能性があります。完璧を善の敵にしてはなりません。
